От редакции

6 Уральский турбинный завод расширяет производство энергетического оборудования

А.Ю. Култышев, д.т.н. — журнал «Турбины и Дизели»

 

 

Интервью

8 Применение технологических инноваций в сервисе газовых турбин

О. В. Шевченко — ООО «ТурбоСервис Рус»

 

 

Паротурбинные установки

12 Проектирование элементов паровых турбин АО «УТЗ» с применением программных интерфейсов в CAD-системах

В.Г. Рубцов, И.Л. Дюдяев,  Д.О. Заклепкин — АО «Уральский турбинный завод»

Ключевые слова: оптимизация, CAD-системы, ротор, графический интерфейс, аннотированная модель, рабочие лопатки, облопачивание

Аннотация

Разработка конструкторской документации для паровых турбин является сложным и трудоемким процессом. Для оптимизации процесса проектирования конструкторской документации в работе продемонстрирован метод, заключающийся в создании пользовательских приложений на основе программных интерфейсов CAD-системы Creo Parametric.

Необходимость внедрения автоматизации и оптимизации процесса создания конструкторской документации объясняется увеличением портфеля заказов, сжатыми сроками на проектирование и повышением стандартов качества производимой продукции. Приложения позволяют разработчикам документации в интерактивном режиме выбирать необходимую конфигурацию детали или сборочного узла, а затем вводить ряд параметров для формирования готовой конструкторской документации.

За счет настраиваемых алгоритмов обработки вводимых исходных данных конечный вид изделия определяется при минимальном участии пользователей приложений. Применение нового метода проектирования изделий представляет собой значительный шаг вперед в сфере инженерного проектирования и цифровизации производства, а также позволяет повысить эффективность разработки конструкторской документации и сократить количество ошибок.

 

 

Паротурбинные установки

16 Пароструйные эжекторы с охладителями паровоздушной смеси разработки и производства Уральского турбинного завода

М.Ю. Степанов, А.А. Чубаров, А.А. Горбунов,  В.А. Устинов, Е.О. Нехорошков — АО «Уральский турбинный завод»

Ключевые слова: пароструйный эжектор, проточная часть эжектора, основной эжектор, эжектор уплотнений, охладитель, паровоздушная смесь

Аннотация

В статье приведены данные по количеству произведенных и номенклатуре разработанных эжекторов разработки и производства АО «УТЗ».

Обозначены критерии оценки качества проточной части эжекторов, описан принцип разделения пароструйных эжекторов по их назначению. Представлены параметры рабочего пара, используемого для запитки эжекторов производства АО «УТЗ». Представлены конструкции современных основных эжекторов типа ЭП-3-2М, ЭПО-3-135 и ЭПО-3-200 с приведением расчетных характеристик проточных частей на сухом воздухе. Рассмотрены варианты отвода конденсата пара из охладителей основных эжекторов. Приведена схема слива конденсата пара из охладителей основных эжекторов в конденсатор.

В статье также представлены конструкции, описания и технические характеристики проточных частей на сухом воздухе современных эжекторов уплотнений ЭПУ-0,9-900 и ЭУ-0,9-1900, применяемых вместо снятых с производства эжекторов уплотнений ХЭ-40-350 и ХЭ-90-550.

 

 

Паротурбинные установки

22 Новая линейка паровых турбин АО «УТЗ» мощностью до 200 МВт

М.Ю. Степанов, М.В. Шехтер, О.А. Самойлов, А.М. Деминов — АО «Уральский турбинный завод»

Ключевые слова: паровая турбина, двухцилиндровая турбина, трехцилиндровая турбина, классификация турбин

Аннотация

В статье представлено описание конструкции новых паровых турбины Уральского турбинного завода классов А.3, Б.3 и В.2 (по классификации УТЗ) мощностью до 200 МВт, предназначенных для строительства новых энергоблоков и проектов модернизации, выполняемых заводом в настоящее время.

Представлено описание и особенности недавно реализованных и разрабатываемых в настоящее время проектов. Информация по первой отечественной турбине с осевым выхлопом, которая может применяться как в парогазовых установках, так и в таких проектах, как создание мусоросжигательных заводов, и энергоблок может комплектоваться воздушно-конденсационной установкой для работы в условиях отсутствия источников охлаждающей воды.

Представлена информация по новым продуктам УТЗ в классе двухцилиндровых турбин – Кт-185/196-12,8 и К-140-12,8, которые проектируются для строительства новых станций в России (Ново-Ленской ТЭС и Партизанской ГРЭС). В статье описаны также принятые технические решения по усовершенствованной трехцилиндровой турбине Т-185/220-12,8-NG с реактивным облопачиванием цилиндра высокого давления, раскрыты особенности новой конструкции опорно-упорного подшипника, примененного в конструкции турбины. По всем представленным в статье турбинам показаны основные достигаемые характеристики для конкретного применения в проектах, которые могут дополнительно уточняться по индивидуальным требованиям заказчиков.

 

 

Паротурбинные установки

30 Новая линейка конденсаторов паровых турбин разработки и производства Уральского турбинного завода

М.Ю. Степанов, А.А. Чубаров, И.В. Шамшурин, А.А. Горбунов — АО «Уральский турбинный завод»

Ключевые слова: конденсаторная группа, конденсатор, деаэрационный сборник конденсата, связь анкерная, пароприемное устройство конденсатора, секционирование парового пространства, конструкционные материалы

Аннотация

В статье представлен обзор конструкций и технических характеристик новейших конденсаторов, входящих в состав паротурбинных установок для тепловых и электрических станций, а также для комплектации судовых турбин и модернизированных плавучих энергоблоков, разработанных специальным конструкторским бюро Уральского турбинного завода.

Рассмотрена конденсаторная группа с секционированием парового пространства. Представлена конструкция деаэрационного сборника конденсата с интегрированными пароперепускными гидравлическими клапанами. Рассмотрена конструкция линейки конденсаторов с применением водяных камер из коррозионностойких титановых сплавов для комплектации судовых турбин модернизированных плавучих энергоблоков и атомных ледоколов, спроектированных для работы на морской охлаждающей воде.

Отмечены особенности конструкций конденсаторов с фланцевым креплением к паровой турбине и с увеличенным пароприемным устройством для приема пара из БРОУ. Рассмотрены новые конструкции анкерных связей водяных камер конденсаторов. Представлена конструкция конденсаторов для комплектации турбин с осевым выхлопным патрубком. Отмечены особенности соединения конденсатора осевого типа с выхлопным патрубком турбины.

 

 

Паротурбинные установки

36 Подходы к расчету новых инжекторов для систем маслоснабжения паровых турбин АО «УТЗ»

О.А. Самойлов, Д.А. Солдатов — АО «Уральский турбинный завод»

Ключевые слова: паровая турбина, система маслоснабжения, инжектор, струйные насосы

Аннотация

Инжекторы широко применяются для комбинированных систем маслоснабжения паровых турбин как насос низкого давления, подающий масло в систему смазки и использующий для этого напор главного масляного насоса (или электронасоса). В статье приведен краткий обзор основных конструкций и компоновок инжекторов и инжекторных групп, применяемых в паровых турбинах УТЗ и других производителей. Обобщен опыт АО «УТЗ» по вопросам расчета и моделирования инжекторов. Приведен краткий обзор существующих подходов к аналитическому расчету инжекторов и подбору его главных геометрических характеристик, показаны преимущества и недостатки разных подходов. Указано, что точность аналитических расчетов существенно зависит от оценки величины потерь в проточной части инжектора, которые невозможно определить аналитически. Приведены подходы, применяемые на УТЗ, к численному моделированию инжекторов, даны рекомендации по построению расчетной модели и постановке задачи. Показано, что численные расчеты позволяют оценивать потери в проточной части инжектора с достаточной для инженерных задач точностью.

В итогах статьи приведены результаты численных и аналитических расчетов и сравнение их с опытными данными, полученными для инжектора, находящегося в штатной эксплуатации. Показано, что применяемые подходы к численному и аналитическому расчету инжекторов могут решать задачи проектирования и оптимизации новых струйных насосов для систем смазки.

 

 

Газотурбинные установки

44 3D-моделирование процесса горения в камере сгорания малоразмерных ГТД испарительного типа 

А.А. Бондарчук,  В.В. Барсков (д.т.н.), М.А. Лаптев, Г.А. Рощенко, А.И. Мариняк, Н.Д. Пестов —

Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого

Ключевые слова: камера сгорания, турбомашины, газотурбинный двигатель, беспилотник, горение топлива, CFD-расчеты

Аннотация

Малоразмерные двигатели играют важную роль в современной энергетике и авиации благодаря их компактности, эффективности и возможности работать на различных видах топлива. В энергетике они применяются для автономных источников энергии, а в авиации – для беспилотников и малых летательных аппаратов. Ключевым элементом этих систем является камера сгорания (КС). Исследование термодинамических процессов, протекающих в КС, критически важно для повышения эффективности и надежности ГТД.

В статье проведено численное исследование характеристик испарительной камеры сгорания для малоразмерного ГТД.  CFD-расчет горения в КС проводился в стационарной постановке на основе модели частично перемешанного пламени (Partially Premixed Combustion) с фронтом пламени, составленном из совокупности флеймлетов – Flamelet Generated Manifold. В качестве горючего применен двухкомпонентный суррогат керосина – 80% н-декана и 20% триметилбензола. В расчетах использовалась модель турбулентности на основе осредненных по Рейнольдсу уравнений Навье-Стокса (k-ω SST). Итоговые расчетные значения свидетельствуют об их хорошей увязке с заложенными в узел камеры сгорания характеристиками – это говорит о том, что выбранная расчетная методика после незначительных доработок может использоваться в будущем для проектировочных расчетов КС испарительного типа.

 

 

Газотурбинные установки

52 Влияние систем фильтрации воздуха ГТУ на ее эксплуатационные характеристики

Н.П. Шевченко — Затонская ТЭЦ ООО «Башкирская генерирующая компания»

А.Р. Богдан — ООО «ЕМВ фильтртехник рус»

В.Д. Буров, к.т.н. — Национальной исследовательский университет «Московский энергетический институт» (МЭИ)

В.И. Быличкин, Ю.А. Макаркин — ООО «Пауэр Инжиниринг Технолоджиз»

Ключевые слова: газотурбинная установка, комплексное воздухоочистительное устройство (КВОУ), технико-экономические показатели (ТЭП), деградация мощности, модели перепада давления

Аннотация

Системы фильтрации (СФ), установленные в КВОУ ГТУ, значительно влияют на ТЭП, такие как электрическая мощность и расход топлива. Правильно подобранные СФ позволяют сохранить ресурс как оборудования, так и самих фильтров, в том числе фильтров тонкой очистки (ФТО). Из-за нехватки опыта эксплуатации и работы с фильтрующими элементами рабочего тела ГТУ, эксплуатирующим организациям трудно определить влияние СФ на удельные показатели ГТУ. Чаще всего, внимание обращается на создаваемое фильтрами аэродинамическое сопротивление. Однако перепад давления является не единственным фактором, влияющим на ГТУ со стороны СФ. В результате расчетов показано, что относительное влияние перепада давления, по сравнению с эффектом деградации незначительно. В данной статье рассмотрен опыт работы ГТУ ГТЭ-160 на Затонской ТЭЦ. Показаны результаты работы ГТУ с тремя разными системами – штатная СФ, а также две высокоэффективные СФ с HEPA-фильтрами. Рассчитан экономический эффект от перехода с ФТО класса F9 на E10 и E11: а именно, убытки, связанные с увеличением аэродинамического сопротивления, а также убытки из-за деградации мощности и увеличения расхода топлива.

 

 

Газотурбинные установки

60 Энергетическая установка КМПО – доступная альтернатива зарубежному энергооборудованию

А.К. Калимуллин — АО «Казанское моторостроительное производственное объединение»

 

 

Газотурбинные установки

64 Влияние дефекта типа «надрез» на прочность и вибронадежность рабочего колеса осевого компрессора

В.Л. Блинов (к.т.н.), И.Е. Алексеев, Т.А. Недошивина (к.т.н.), Е.С. Бабкин — Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина

Ключевые слова: осевой компрессор, лопатка, дефект, численное моделирование, надрез, напряжения, частота собственных колебаний

Аннотация

В работе описаны типы повреждений рабочей лопатки осевого компрессора и рассмотрено влияние дефекта типа «надрез» на напряженно-деформированное состояние и частоты собственных колебаний лопатки. Дополнительно проверен способ борьбы с концентраторами напряжений в месте надреза профиля лопатки с помощью зачистки поврежденной поверхности.

Исследования проводились с применением численного моделирования методом конечных элементов. Для построения твердотельной модели использовалась геометрия рабочей лопатки и диска ступени «В» осевого компрессора газотурбинной установки ГТН-16.

В модель лопатки вносились дефекты типа «надрез» с различными геометрическими характеристиками. Численные расчеты проводились в двух программных обеспечениях – Ansys и Fidesys. По итогам прочностного и модального расчетов в различных программах получены схожие результаты. Расхождения в значениях максимальных напряжений в лопатке составили 4,5%, в значениях частот собственных колебаний не превышали 0,4%. По результатам исследования представлены математические зависимости изменения относительных максимальных напряжений в лопатке от изменяемых геометрических характеристик дефекта.

 

 

Газотурбинные установки

70 Современные решения по созданию прирабатываемых уплотнений

Н.В. Гулиа (д.т.н.), А.И. Лаврентьев, И.Г. Луговой, Д.С. Сушков — ООО «РОТЕК Компоненты и Материалы»

Ключевые слова: установка, уплотнение, прирабатываемое покрытие, диск, имитатор, истираемые элементы, соты, испытание

Аннотация

Представленная статья является первой из цикла публикаций, посвященных разработке современной установки для испытаний уплотнительных систем с прирабатываемыми покрытиями, отвечающей современным запросам. В статье рассмотрены вопросы, связанные с актуальностью тематики, с видам уплотнений, современными решениями в области испытаний уплотнительных систем. 

Анализируя современный уровень техники, авторами изложена необходимость создания установки для испытаний уплотнений, в частности с прирабатываемыми покрытиями. Данная необходимость также обусловлена реальными потребностями производителей газотурбинных двигателей в проведении испытаний. Имеются запросы со стороны заказчиков на такое оборудование.  Это связано с появлением новых материалов для прирабатываемых покрытий, повышением частоты вращения, температуры в области уплотнений, требований к уменьшению зазоров для увеличения КПД.

В данной публикации проанализированы варианты замены дорогостоящих турбинных дисков их имитаторами в испытательных установках. Рассмотрено применение перспективных российских материалов для изготовления имитаторов дисков. Проведен оценочный расчет и предложены варианты исполнений имитаторов дисков.

 

 

Эксплуатация, сервис

75 Rosneft Energotec LL больше, чем просто масло

Н.С. Малинин — ООО «РН-Смазочные материалы»

 

 

Эксплуатация, сервис

76 Адсорбция и применение спрессованной целлюлозы для фильтрации шлама, лака и минимизации лаковых отложений

С.С. Долгополов — ООО «Фильтрационная техническая компания»

 

 

Эксплуатация, сервис

82 Анализ турбинного масла для ГТУ зарубежного производства

И.А. Степанков — ООО «С-Техникс»

 

 

Эксплуатация, сервис

86 Одноопорный или двухопорный. Выбираем электрогенератор для ГПЭС

Д.С. Колесов — ООО «НПО ТЕХ»

 

 

Новые разработки

88 Применение отечественного программно-технического комплекса при разработке системы автоматического управления ГТЭС

И.Н. Грибков (к.т.н.), К.П. Кучевасов — АО «ОДК-Авиадвигатель»

А.Н. Шишаев — ООО «Спутник-Энергетика»

Ключевые слова: система автоматического управления, газотурбинная электростанция, программно-технический комплекс, контроллер, математическое моделирование

Аннотация

Рассматривается опыт эксплуатации интегрированной системы автоматического управления энергоблоком газотурбинной электростанции на Салмановском нефтегазоконденсатном месторождении. Описана процедура выполнения Указа Президента Российской Федерации «О мерах по обеспечению технологической независимости и безопасности критической информационной инфраструктуры РФ» в части применения АО «ОДК-Авиадвигатель» и ООО «Спутник-Энергетика» программно-технического комплекса отечественного производства при разработке системы автоматического управления энергоблока ГТЭС. Представлены основные преимущества оборудования разработки и производства АО «Научно-производственного комплекса «ЭЛАРА» имени Г.А. Ильенко». Приведена структурная схема системы автоматического управления, описаны основные технические решения на базе программно-технического комплекса «СУРА».

Представлена функциональная схема программно-аппаратного имитатора ГТУ, используемого в ходе испытаний системы. Показаны основные этапы разработки и внедрения рассматриваемых решений, а также предложены способы снижения материальных и временных рисков при проведении испытаний опытных образцов и внедрении технических решений.

 

 

Новые разработки

94 Разработка промышленных двигателей ПС-90ГП-2, ПС-90ГП-25 с малоэмиссионными камерами сгорания для ГПА и ГТЭС

М.А. Снитко, А.М. Сипатов (д.т.н.), П.М. Морозов, А.Д. Нугуманов (к.т.н.), В.В. Цатиашвили (к.т.н.) — АО «ОДК–Авиадвигатель»

Ключевые слова: газотурбинный двигатель, малоэмиссионная камера сгорания, эмиссия вредных веществ

Аннотация

В России действуют жесткие нормативные акты, регламентирующие выбросы вредных веществ в выхлопных газах ГТД, являющихся приводами ГПА и электростанций.

В статье представлены результаты работы по созданию промышленных двигателей ПС-90ГП-2М и ПС-90ГП-25М мощностью 16 и 25 МВт, оборудованных «сухой» малоэмиссионной камерой сгорания, а также работы по дооборудованию блоков ГПА новыми системами и внедрению новых алгоритмов управления. Проведенные приемочные испытания подтвердили соответствие заявленным термодинамическим и экологическим характеристикам по уровню выбросов NOx менее 50 мг/м3 и СО менее 100 мг/м3.

В настоящее время первые двигатели с малоэмиссионными камерами сгорания успешно эксплуатируются на компрессорных станциях ПАО «Газпром». На октябрь 2024 года двигатель ПС-90ГП-2М имеет наработку более 9000 часов, ПС-90ГП-25ПМ – более 2000 часов.

Специалисты АО «ОДК-Авиадвигатель» круглосуточно, на постоянной основе осуществляют мониторинг работы данных газоперекачивающих агрегатов на предмет корректной работы всех систем. В случае необходимости оперативно выдают рекомендации эксплуатирующей организации по правильной эксплуатации ГПА и решению всех возникающих вопросов.

 

 

Новые разработки

102 Газотурбинные электростанции серии АГ для распределенного производства энергии

И.В. Майкова — ООО «Электросистемы»

 

 

Новые разработки

106 Разработка системы управления активными магнитными подшипниками в АО «ГТ Энерго»

Е.В. Литвинов, В.В. Шерокалов, С.А. Шадрин — АО «ГТ Энерго»

Ключевые слова: газотурбинный двигатель, система управления магнитными подшипниками, контроллеры, шкаф управления, генератор

Аннотация

С уходом из России компании S2M/SKF у предприятий, эксплуатирующих энергоблоки с активным магнитным подвесом (АМП) производства S2M/SKF, возникли проблемы с поставкой запчастей и техническим обслуживанием оборудования.

В АО «ГТ Энерго» было принято решение о собственной разработке и изготовлении шкафов системы управления магнитными подшипниками СУМП-ГТ для замены шкафов E300/30 производства S2M. В настоящее время пилотный образец системы СУМП-ГТ проходит длительную опытную эксплуатацию в составе оборудования ГТ ТЭЦ 009М в г. Екатеринбурге.

Многие предприятия, использующие АМП производства компании S2M/SKF, после ухода этого производителя из России сталкиваются с проблемами технического обслуживания эксплуатируемого оборудования. Следствием этого является увеличение стоимости эксплуатации, повышение рисков остановки и последующего простоя оборудования, что в итоге ведет к снижению общего экономического эффекта объекта.

Планомерная замена шкафов S2M/SKF шкафами СУМП-ГТ собственного производства позволит выполнять техническое обслуживание и ремонт системы управления собственными силами, существенно снизив при этом стоимость эксплуатации оборудования. В АО «ГТ Энерго» начата подготовка к серийному производству шкафов СУМП-ГТ.

 

 

Технологии

112 Новые решения по очистке ливневых вод от микробиологических загрязнений на ТЭС

А.Ю. Анисимов, И.А. Бураков (к.т.н.), А.О. Зорин, И.С. Никитина (к.т.н.), Н.Р. Умирова, С.Д. Федорович (к.т.н.) — НИУ «МЭИ»

Ключевые слова: сточная ливневая вода, обеззараживание воды, микроорганизм, УФ-излучение, индикаторные тест-полоски DipSlide ОМЧ, сорбционная очистка, бактерицидная ионообменная смола АПТ-4

Аннотация

Представлены результаты эксперимента, проведенного в лаборатории НИУ «МЭИ», по воссозданию условий, приближенных к реальным, с целью УФ-обеззараживания сточных вод.

В процессе эксперимента проводились анализы на определение общего микробного числа (ОМЧ). При анализе на эффективность и информативность использовались индикаторные тест-полоски DipSlide ОМЧ со средой Nutrient Agar ISO + TTС. Этот анализ рекомендован производителями для определения ОМЧ в системах обратного охлаждения (СОО) и в труднодоступных местах. Преимущество метода в том, что анализ значений ОМЧ требует гораздо меньше профессиональных навыков от персонала, который его проводит, чем анализы на химическое и биохимическое потребление кислорода.

Авторами статьи предлагается применение нового фильтрующего материала комплексного действия АПТ-4 для сорбционной очистки сточных ливневых вод. Он обладает ярко выраженными бактерицидными свойствами. Приведены технические параметры, преимущества и недостатки данного сорбента, подробно описаны условия и методика проведения эксперимента. Сорбент не только обеззараживает фильтрат, но и препятствует обрастанию других загрузок колониями бактерий. По результатам эксперимента сделаны выводы, на основании которых планируется продолжать исследования по очистке сточных ливневых вод.

 

 

Автоматизированные системы управления

120 Методика анализа интерфейсов систем технической диагностики и мониторинга энергетического оборудования

Б.Е. Мурманский (д.т.н.), А.Н. Сергеев — Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина

Ключевые слова: системы технической диагностики, системы мониторинга, энергетическое оборудование, турбинное оборудование, человеко-машинное взаимодействие, эргономика интерфейса, пользовательский интерфейс

Аннотация

В статье рассмотрены проблемы проектирования пользовательских интерфейсов систем технической диагностики (СТД) турбинного оборудования, освещается в связи с этим вопрос внедрения научного подхода к формированию интерфейсов СТД. Приводится краткий обзор существующих подходов к оценке удобства пользовательских интерфейсов: от следования общим критериям качества до вычисления строгих показателей по результатам тестирований и/или опросов.

В целях улучшения качества взаимодействия пользователя с системой и экономии временных ресурсов специалистов предлагается включить в процесс проектирования СТД этап предварительной оценки системы (ЭПОС). Он предполагает экспертную оценку интерфейса по конкретным параметрам, таким как непротиворечивость, обратная связь, исключение избыточности, физическая доступность и устойчивость к ошибкам, а также оценку интерфейса пользователями по показателю UMUX-Lite.

Методика ориентирована на СТД турбинного оборудования, разрабатываемые специалистами УрФУ, и, по мнению авторов, обладает потенциалом для широкого применения в энергетике.

 

 

Представление компании

126 Компания «Хайнрих Тапп Рус»: новая реальность – новые возможности

Р.С. Шакиров, к.э.н. — ООО «Хайнрих Тапп Рус»